W nowym rozwiązaniu zastosowano efekt tunelowania kwantowego do wygenerowania potężnego lasera terahercowego.
Wcześniejsze badania wykazały obecnośćniewielka ilość wody na Księżycu. Jednak metody użyte do pomiaru nie były wystarczająco dokładne, aby w pełni zapewnić misji źródła wody – wyjaśniają autorzy. Szerokie spektrometry nie rozróżniają cząsteczek wody, wolnych jonów wodorowych i hydroksylu.
Aby rozwiązać ten problem, naukowcy NASAopracował kwantowe lasery kaskadowe. Urządzenia te generują fotony przy każdym przejściu elektronowym, wykorzystując unikalne właściwości kwantowe cienkich materiałów o grubości kilku atomów.
Maleńki laser w rękach dewelopera. Zdjęcie: NASA
W tych materiałach laser emituje fotony zpewna częstotliwość, określona przez grubość naprzemiennych warstw półprzewodników, a nie przez elementy w materiale. W fizyce kwantowej cienkie warstwy zwiększają prawdopodobieństwo, że foton może przejść do następnej warstwy zamiast odbijać się od bariery.
Tam wzbudza dodatkowe fotony. Wykorzystując materiał generatora z 80-100 warstwami o łącznej grubości mniejszej niż 10-15 mikronów, źródło sterujące tworzy kaskadę fotonów o energii terahercowej.
Naukowcy zauważają, że w celu stworzeniatradycyjne lasery optyczne terahercowe wymagają dużych ilości energii i dużych instalacji. Takie urządzenia są trudne do dostarczenia i zastosowania w kosmosie. Wręcz przeciwnie, drobna alternatywa byłaby odpowiednia dla misji księżycowej.
Na okładce: zdjęcie porównawcze lasera i monety. Zdjęcie: NASA
Czytaj więcej:
Plama słoneczna wielkości Ziemi rośnie 10 razy w ciągu 2 dni: jest skierowana na nas
To „bliźniak” Ziemi w przeszłości: niedaleko nas znaleziono unikalną planetę-ocean
Einstein znowu miał rację: po pół wieku fizycy udowodnili stabilność czarnych dziur